8.차세대2차전지 전고체배터리

 

 

 

 

 

 

●차세대2차전지 전고체배터리

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

전고체배터리는  양극과 음극 사이의 전해질이 고체로 된 2차전지로, 에너지 밀도가 높으며 대용량 구현이 가능하다. 또 전해질이 불연성 고체이기 때문에 발화 가능성이 낮아 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 꼽힌다.외국어표기는 Solid state battery이며 약어는 SSB이다.전기를 흐르게 하는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질이 액체가 아닌 고체로 된 차세대 2차전지이다.현재 가장 많이 사용되는 2차전자인 리튬이온배터리의 경우 액체 전해질로 에너지 효율은 좋지만, 수명이 상대적으로 짧고 전해질이 가연성 액체이기 때문에 고열에 폭발위험성이 높고 실제로 폭발의 사례가 발생하는 경우가 많아지고 있는 실정이다.반면 전고체배터리는 전해질이 고체이기 때문에 충격에 의한 누액 위험이 없고, 인화성 물질이 포함되지 않아 발화 가능성이 낮아 상대적으로 안전하다는 장점으로 대두되고 있다.또한 액체 전해질보다 에너지 밀도가 높으며 충전시간도 리튬이온 배터리보다 짧다.이에 더해 대용량 구현이 가능하여 완전 충전할 경우에 전기차 최대주행거리 800km로 늘릴 수 있다.특히 전고체 배터라는 확장성이 높아 플랙서블(flexible)배터리로 활용할 수 있어 리튬이온 배터리를 대체할 기술로 주목받고 있다.그러나 고체전해질의 경우에는 액체 전해질보다 전도성이 낮아 효율이 떨어진다는 문제점도 갖고 있다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사는 최첨단 제품을 생산하는 '마더 팩토리'를 국내에 짓는다. 특히 3사 모두 전고체 배터리 시제품 생산 공장을 국내에 구축할 예정이다.에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전고체 배터리는 2027년부터 양산이 시작돼 2035년께 전체 배터리 시장의 10에서 13%를 차지할 전망이다.SNE리서치는 글로벌 전고체 배터리 사용량이 2030년 149에서 160GWh, 2035년 950에서 1천413GWh 규모로 성장할 것으로 봤다.또 2030년 이후 산화물·고분자·황화물·하이브리드 등 다양한 유형의 전고체 배터리가 서로 경쟁하다가  황화물계를 중심으로 시장이 확대될 것으로 내다봤다.고성장이 기대되는 전고체 배터리 시장을 선점하고자 배터리 3사는 기술 개발에 박차를 가하고 있다.국내 3사 가운데는 삼성SDI가 전고체 배터리 기술 개발에서 가장 앞선 것으로 평가된다.삼성SDI는 수원 연구소 내에 전고체 배터리 파일럿 라인을 2024년 상반기 안으로 준공하고 시제품을 생산할 계획이다.이어 2025년에 대형 셀 생산 기술을 개발하고, 2027년 양산에 들어간다는 목표를 세웠다.삼성SDI는 황화물계 전고체 배터리를 개발하고 있다. 고체 전해질 소재와 리튬 음극재로 수명을 개선한 무음극 기술도 특징이다.LG에너지솔루션은 고분자계와 황화물계를 동시에 개발하는 투 트랙 전략을 추진하고 있다.상대적으로 기술 난도가 낮은 고분자계 배터리를 우선 2026년에 양산하고, 2030년 이후 황화물계 배터리를 상용화한다는 계획이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

2021년 LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 대학교(UCSD)와 공동 연구로 기존 60도 이상에서만 충전할 수 있었던 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발하기도 했다.SK온은 전고체 배터리 벤처기업인 미국 솔리드파워와 손잡고 황화물계 전고체 배터리를 개발 중이다.회사 측은 2021년 10월 미국 솔리드파워에 3천만달러(약 350억원)를 투자했다. 2025년 황화물계 전고체 배터리 시제품을 개발, 2029년 양산 돌입이 목표다.또 국내에서는 대전 차세대배터리 연구센터를 중심으로 고체 전해질과 리튬메탈 음극 등을 독자 개발하는 등 2029년 전고체 배터리 상용화를 목표로 연구개발(R&D) 능력을 강화해왔다.에코프로비엠은 이수스페셜티케미칼로부터 황화리튬을 공급받아 2022년 황화물계 전고체배터리에 사용되는 고체전해질 개발에 착수했다.전고체배터리와 관련하여 전고체 배터리의 핵심 소재인 전고체 전해질은 전 세계적으로 크게 황화물계와 산화물계, 폴리머계로 나뉘어 연구개발이 진행중이다. 황화리튬은 황과 리튬이 결합된 물질인데요. 최근 주목받고 있는 전고체 배터리의 소재 중에서도 유망한 소재라고 평가받는 황화물계 전고체 전해질의 핵심 원료라고 할 수 있다.현재 거의 모든 종류의 황화물계 전고체 전해질에 황화리튬이 원료로 사용되고 있다. 황화리튬은 현재까지 대량으로 생산되고 있지 않아 가격이 고가에 형성되어 있다. 황화물계 전고체 전해질의 상용화를 위해서는 황화리튬 대량생산이 반드시 필요한 상황인데, 시장 안팎에서는 이수스페셜티케미컬의 대량생산 가능성을 가장 높게 보고 있다. 2023년부터 황화리튬을 에코프로비엠에 공급하기 시작했으며, 현재 미국 솔리드파워 황화리튬을 공급할 수 있을지 여부를 논의 중이다. 또한 2024년 2월에는 양질의 고체전해질 샘플을 국내외 전고체전지 기업들에게 공급하는 롯데에너지머티리얼즈와 황화리튬공급을 계약하면서 실적개선이 기대되고 있다.또 다른 기업은 연간 120 톤의 황화리튬 생산 능력을 갖춘 유기금속화합물 기업 레이크머티리얼즈로 2020년 황회리튬개발에 성공하고, 세종시 미래산업단지에 생산설비를 구축하였다. 황화리튬 관련주는아직까지는 실적으로 연결되지 않아  시장의 변동성에 민감하게 반응하는 테마주로서의 성격을 띄고 있다.따라서 장기적인 투자보다는 단기적인 수급상황을 점검하고 짧게 투자해야하는 종목에 적합하다고 보겠다.전고체배터리의 기술 개발과 시장 확대에 따른 불확실성이 있기 때문에 주가가 급락할 수 있는 여건도 함께 까지고 있기 때문에 대장주 위주로 메이저의 수급동향이 가장 중요하다고 볼 수 있겠다.

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[네이버 지식백과] 전고배터리 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소